Разработка системы для тренировки детской хоккейной команды

Приветствую, Хабр!

05b29a8ab4a63c09e6d0e6199fc1ecf6.jpg

Идея реализации возникла не сама собой. Дети одного из коллег ходят в хоккейную секцию. Для тренировки ребятишек и оценки их спортивных показателей тренер придумывает различные игровые сценарии, измеряя секундомером время их прохождения. Мы решили разработать некую систему, которая позволит разнообразить тренировки с возможностью отслеживания результатов. И назвали мы ее Sport Light (над названием думали не очень долго).

Данное устройство не является чем-то новым, и мы не изобретали велосипед. Подобные системы уже существуют. Несколько лет назад мы также продумывали подобную систему для тренировки скалолазов. Изготовили макет устройства, которое в итоге забросили. Там, кстати, была интересная реализация на тензодатчике (измерение веса), так как необходимым условием было измерение силы надавливания.

Вернемся к нашим баранам устройствам. Наша система должна быть предназначена для оценки, прежде всего, скорости, ловкости и реакции будущих спортсменов. Нужно было что-то простое и функциональное. На первом этапе остановились на сенсорных датчиках, BLE и RGB светодиодах. Внешне выглядит примерно так.

Рис.1. Внешний вид одного устройства

Рис. 1. Внешний вид одного устройства

У нас есть шесть «шайб», которые умеют светиться разными цветами. Главное не перепутать с хоккейными и не вдарить клюшкой. Темное кольцо сверху — это сенсорная панель внутри корпуса.

Как это работает? Сценариев может быть множество! Пока мы решили остановиться на шести цветах. Каждая «шайба» может менять цвет при прикосновении, фиксировать время срабатывания и отправлять данные по Bluetooth в приложение на смартфон. Можно зажигать определенный цвет на каждом устройстве (свой для каждого игрока/команды) или менять цвет в процессе, если не добрался до цели в заданное время. Можно при касании одного устройства рандомно менять цвета на остальных. Детям, при их низком росте устройство оказалось очень удобным. Они без труда могут хлопать ладошкой по крышке «шайбы» и тренировка превращается в своеобразную игру.

Первая сложность как всегда — это корпус. Нужно что-то полупрозрачное, разборное и с разъемом. Решение пришло внезапно. В одном из интернет-магазинов на глаза случайно попался аккумуляторный светильник с зарядкой от Micro-USB. Так как выход на рынок и его завоевание не планировался — это была прямо находка! Осталось только разработать свою плату и написать софт.

Рис. 2. Корпус

Рис. 2. Корпус

Элементная база. Микроконтроллер выбрали из того, что было в наличии на складе — STM32F100 (сейчас есть еще более замечательные от GigaDevice, если вы понимаете, о чем я). Датчик прикосновения самой простой TTP223, имеет минимум обвязки, стоит копейки, работает замечательно. Bluetooth модуль JDY–10M с интерфейсом UART. Использовали в первый раз, нареканий вообще никаких. Для зарядки аккумулятора классика — LTC4054. Все это добро было куплено на алике и пока шло к нам долгой почтой я делал схему и плату.

Рис.3. Подключение аккумулятора и платы с Micro-USB (плата уже наша)

Рис. 3. Подключение аккумулятора и платы с Micro-USB (плата уже наша)

Покупной светильник состоял из двух плат. Первая — основная. Вторая — плата с Micro-USB разъемом для зарядки. Я решил оставить также. Ниже стандартная схема подключения LTC4054. Вывод CHARGE вывел на контроллер, чтобы красиво отображать процесс зарядки переливающимися RGB. Аккумулятор поставил другой — LP414661 Li-Pol 1300 мА (стоял на 500 мА). Со схемой особо не мудрил, так как аккумулятор довольно мощный, а время тренировки относительно мало.

Рис.4. Схема включения LTC4054

Рис. 4. Схема включения LTC4054

Напряжение питания контроллера и светодиодов реализовано на DC/DC AP3418KTR. Предусмотрел одну «фишку» — отключение DC/DC с помощью геркона на нижней стороне платы. Если установить «шайбы» на площадку с магнитами, например для транспортировки, то питание будет отключено. Можно было, конечно, отключать сразу аккумулятор, но очень хотелось иметь возможность заряжать все устройства сразу в специальной коробке (пусть даже без красивой индикации). Есть идея сделать коробку из фанеры (лазерной резкой) с вырезами для «шайб» и встроенной зарядкой.

Рис.5. Схема DC/DC AP3418KTR

Рис. 5. Схема DC/DC AP3418KTR

RGB светодиоды FYLS-5050RGBC. Управление на полевиках 2N7002.

Рис.6. Схема управления светодиодами FYLS-5050RGBC

Рис. 6. Схема управления светодиодами FYLS-5050RGBC

Так как Bluetooth модуль использовали новый, на всякий случай установил на плату дополнительно RN4871U, который уже использовали ранее.

Рис.7. Схема включения Bluetooth модулей

Рис. 7. Схема включения Bluetooth модулей

Рис.8. Печатные платы сенсора и основной

Рис. 8. Печатные платы сенсора и основной

В начальной конструкции кольца не было. В качестве сенсора использовалась штатная пружинка, но срабатывания были не вполне уверенными. Кольцо решило все проблемы. Разрабатывали сразу два варианта плат одновременно — под пружинку (разработал мой коллега) и под кольцо (разработал я). Это было соревнование с другим инженером из нашей компании на скорость и качество разработки, так сказать.

Рис.9. Вариант исполнения со штатной пружинкой в качестве сенсора

Рис. 9. Вариант исполнения со штатной пружинкой в качестве сенсора

К сожалению, больше фотографий не осталось, так как все очень быстро сделали и весь комплект отдали в секцию. Если вдруг вернутся на доработку обязательно добавлю материал.

Что планируем? Сделать бокс для транспортировки с возможностью зарядки через контактные площадки на дне «шайб». Добавить оптические датчики на крышку и разнообразить сценарии игры еще больше. Ведь аудитория — это дети, а их нужно заинтересовать!

Спасибо за внимание и успехов!

© Habrahabr.ru